Automatisieren mit SPS - Theorie und Praxis: Programmierung: DIN EN 61131-3, STEP 7, CoDeSys, Entwurfsverfahren, Bausteinbibliotheken ; Applikationen: Steuerungen, Regelungen, Antriebe, Safety ; Kommunikation: AS-i-Bus, PROFIBUS, Ethernet-TCP/IP, PROFINET, Web-Technolgien, OPC ; mit 106 Steuerungsbeispielen und 7 Projektierungen
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2009
|
| Ausgabe: | 4., überarb. und erw. Aufl., korr. Nachdr. |
| Schriftenreihe: | Automatisierungstechnik
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Erg. u.d.T.: Wellenreuther, Günter: Automatisieren mit SPS - Übersichten und Übungsaufgaben |
| Beschreibung: | XXII, 824 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783834802316 |
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Inhaltsverzeichnis
Vorwort .
V
I
Automatisierung, SPS, Variablen und Daten. 1
1 Einführung. 1
1.1 Automatisierung . 1
1.1.1 Grundfunktionen der Automatisierung. 1
1.1.2 SPS-Norm
DIN
EN
61131-3 (IEC 61131-3) . 2
1.1.3 Projektierungssysteme STEP 7undCoDeSys. 3
1.1.4 Programmierlehrgang. 3
1.1.5 Beschreibungsmittel für den systematischen Steuerungsentwurf. 3
1.1.6
Regelungs-
und Antriebstechnik als technologische Funktionen. 4
1.1.7 SPS und PC als Automatisierangsgeräte. 5
1.2 Kommunikation. 5
1.2.1 Kommunikation in Automatisierangssystemen. 5
1.2.2 Bussysteme. 5
1.2.3 Durchgängiger Informationsfluss. 6
1.2.4 OPC-Technologie. 7
1.2.5 Web-Technologien. 7
1.3 Sicherheit von Steuerungen. 7
1.3.1 Europäische Normung zur Steuerungssicherheit. 8
1.3.2 Programmierbare Sicherheitssteuerungen und sichere Bussysteme. 8
2 Aufbau und Funktion der Automatisierungsgeräte. 9
2.1 Verfügbare Automatisierangssysteme. 9
2.1.1 Hardware-SPS . 9
2.1.2 PC-basierte Steuerungen . 10
2.2 Struktur und Funktionsweise einer SPS-CPU. 11
2.2.1 Zentraleinheit (CPU) . 11
2.2.2 Zyklische Programmbearbeitung. 14
2.3 Zentrale Prozessperipherie einer S7-SPS . 15
2.3.1 Signale: Welche Signalarten in einer SPS verarbeitet werden können . 15
2.3.2 EingabeVAusgabebaugruppen: Was angeschlossen werden darf. 16
2.3.3 Absolute Adressen von Eingängen und Ausgängen. 17
3 Grundzüge der Programmiernorm
DIN
EN
61131-3 . 19
3.1 Programmiersprachen. 19
3.2 Programm-Organisationseinheiten. 20
3.3 Deklaration von Programm-Organisationseinheiten . 21
3.3.1 Deklaration einer Funktion mit dem Funktionsnamen FC 1 . 21
3.3.2 Deklaration eines Funktionsbausteins mit dem Namen FB 1 . 22
3.4 Variablen. 23
3.4.1 Übersicht . 23
3.4.2 Variablen-Deklaration . 23
3.4.2.1 Einzelelement-Variablen. 23
3.4.2.2 Multielement-Variablen . 25
3.5 Datentypen und Literale . 27
3.5.1 Standard Datentypen und Schreibweisen
von Zahlen- und Zeitangaben. 28
3.5.2 Abgeleitete Datentypen . 29
3.6 Programmstrukturen und Datenaustausch zwischen Bausteinen. 29
3.6.1 Lineares Programm. 29
3.6.2 Strukturiertes Programm. 30
3.6.3 Aufruf und Wertübergaben zwischen Bausteinen nach IEC 61131-3 . 31
3.6.3.1 Aufrufhierarchie der Bausteine PRG, FB und FC. 31
3.6.3.2 Aufruf eines Funktionsbausteins FB in FBS (FUP) und AWL 31
3.6.3.3 Aufruf einer Funktion FC in AWL . 32
3.7 Programmiersysteme . 34
3.7.1 Einführung in STEP 7 . 34
3.7.1.1 Projektstruktur mit Hardware-Projektierung. 34
3.7.1.2 Bausteintypen. 35
3.7.1.3 Programmstrukturen und Bausteinauswahl. 38
3.7.1.4 Deklarations-Schnittstelle . 38
3.7.1.5 Deklarationsbeispiel für eine Funktion FC 1. 39
3.7.1.6 Deklarationsbeispiel für einen Funktionsbaustein FB 1 . 40
3.7.1.7 Parametertypen als Ergänzung zu Datentypen . 40
3.7.1.8 lEC-Bibliotheken . 41
3.7.1.9 Programmtest durch Simulation (PLCSIM) . 41
3.7.2 Einführung in CoDeSys. 42
3.7.2.1 Projektstruktur. 42
3.7.2.2 Bibliotheken . 43
3.7.2.3 Programm erstellen und Projekt generieren
(„Alles Übersetzen") . 47
3.7.2.4 Simulation . 48
3.8 Exkurs: Zahlendarstellung. 49
3.8.1 Grundlagen des Dualzahlensystems . 49
3.8.2 Zweierkomplement. 50
3.8.3 Zahlenformate. 52
3.8.3.1 Ganzzahlen. 52
3.8.3.2 Gleitpunktzahlen nach IEEE . 53
3.8.3.3 BCD-Zahlen . 54
II
Operationsvorrat und Beschreibungsmittel für SPS-Programme. 58
4
Basis-Operatíonen
. 58
4.1 Binäre Abfragen und Verknüpfungen. 58
4.1.1 Negation . 58
4.1.2 UND-Verknüpfung. 59
4.1.3 ODER-Verknüpfung . 61
4.1.4
Die Exclusiv-ODER-
Verknüpfung . 62
4.1.5 Negation einer Verknüpfung. 63
4.1.6 Verknüpfungsergebnis VKE . 65
4.1.7 Beispiele . 65
4.2 Zusammengesetzte logische Grundverknüpfungen. 71
4.2.1 UND-vor-ODER-Verknüpfung. 71
4.2.2 ODER-vor-UND-Verknüpfimg. 72
4.2.3 Zusammengesetzte Verknüpfungen mit Exclusiv-ODER. 73
4.2.4 Zusammengesetzte Verknüpfungen mit mehreren Klammerebenen. 74
4.2.5 Beispiele . 77
4.3 Systematischer Programmentwurf mit Funktionstabellen. 80
4.3.1 Aufstellen einer Funktionstabelle. 81
4.3.2 Disjunktive Normalform DNF . 82
4.3.3 Konjunktive Normalform KNF . 83
4.3.4 Vereinfachung von Schaltfunktionen mit algebraischen Verfahren. 84
4.3.5 Vereinfachung von Schaltfunktionen mit grafischem Verfahren:
KVS-Diagramm. 86
4.3.6 Umsetzung in ein Steuerungsprogramm. 89
4.3.7 Beispiele . 90
4.4 Speicherfunktionen. 94
4.4.1 Entstehung des Speicherverhaltens . 94
4.4.2 Speicherfunktionen in Steuerungsprogrammen. 95
4.4.2.1 Speicherfunktion mit vorrangigem Rücksetzen . 95
4.4.2.2 Speicherfunktion mit vorrangigem Setzen. 96
4.4.3 Speicherfunktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 97
4.4.4 Speicherfunktionen in
STEP
7 . 97
4.4.5 Speicherfunktionen in CoDeSys . 100
4.4.6 Verriegelung von Speichern. 101
4.3.3.1 Gegenseitiges Verriegeln . 101
4.4.6.2 Reihenfolgeverriegelung. 102
4.4.7 Beispiele . 102
4.5 Systematischer Programmentwurf mit RS-Tabellen . 109
4.5.1 RS-Tabelle zu Beginn der Entwurfsphase. 109
4.5.2 RS-Tabelle am Ende der Entwurfsphase. 110
4.5.3 Beispiele. 110
4.6 Flankenauswertung. 116
4.6.1 Steigende (positive) Flanke . 116
4.6.2 Fallende (negative) Flanke . 117
4.6.3 Flankenauswertung nach
DIN
EN
61131-3 . 117
4.6.4 Flankenauswertung in
STEP
7 . 118
4.4.5 Flankenauswertung in CoDeSys . 120
4.6.6 Binäruntersetzer. 121
4.6.7 Schaltfolgetabelle . 122
4.6.8 Beispiele. 124
4.7 Zeitgeber. 134
4.7.1 Zeitgeber nach
DIN
EN
61131-3 . 134
4.7.2 Zeitgeber in STEP 7 . 135
4.7.2.1 STEP 7-Zeitfunktionen. 135
4.7.2.2 lEC-Standard-Funktionsbausteine
in STEP
7 . 142
4.7.2.3
STEP
7-Uhrzeitfunktionen . 145
4.7.3 Zeitgeber
in CoDeSys
. 147
4.7.4 Beispiele . 148
4.8 Erzeugung von Taktsignalen. 165
4.8.1 Taktgeberprogramm . 165
4.8.2 Verfügbare Taktgeber in STEP 7 . 166
4.8.2.1 Taktmerker . 166
4.8.2.2 Weckalarm-Organisationsbausteine . 167
4.8.2.3 Taktgeberbausteine. 167
4.8.3 Taktgeber in CoDeSys. 169
4.8.3.1 Funktionsbaustein „BLINK" (util.lib). 170
4.8.3.2 Selbstgeschriebene Funktionsbausteine . 170
4.8.4 Beispiele . 171
4.9 Zählerrunktionen . 177
4.9.1 Zählerfunktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 177
4.9.2 Zählerrunktionen in STEP 7 . 178
4.9.2.1 STEP 7 - Zählerrunktionen. 178
4.9.2.2 lEC-Standard-Funktionsbausteine in STEP 7 . 182
4.9.3 Zähler in CoDeSys . 185
4.9.4 Beispiele . 187
Übertragungs- und Programmsteuerungs-Funktionen . 195
5.1 Übertragungsfunktionen. 195
5.1.1 Übertragungsftmktionen nach
DIN EN
61131-3. 195
5.1.2 Übertragungsfimktionen in
STEP
7. 196
5.1.2.1 Lade-und Transfer-Funktionen . 196
5.1.2.2 Akkumulatorfunktionen . 201
5.1.3 Übertragungsfunktionen in CoDeSys. 202
5.1.3.1 Lade- und Speicherfiinktion. 202
5.1.3.2 Selektion. 202
5.1.4 Beispiele . 203
5.2 Programmsteuerfunktionen . 208
5.2.1 Programmsteuerfunktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 208
5.2.2 Programmsteuerfunktionen in
STEP
7 . 210
5.2.2.1 Unbedingte und bedingte Sprangfunktionen. 210
Setzen, Rücksetzen, Negieren und Sichern des VKE. 211
5.2.2.2 Sprungleiste SPL. 213
5.2.2.3 Schleifensprung
LOOP
. 214
5.2.2.4 Bausteinaufrufe . 215
5.2.2.5 Baustein-Ende-Funktionen. 216
5.2.2.6 EN/ENO-Mechanismus. 217
5.2.3 Programmsteuerfunktionen in CoDeSys . 218
5.2.3.1 Unbedingte und bedingte Sprangfunktionen. 218
5.2.3.2 Bausteinaufrufe . 219
5.2.3.3 Baustein-Ende-Funktion. 220
5.2.3.4 EN/ENO-Mechanismus. 220
5.2.4 Beispiele . 221
6 Digitale Operationen. 231
6.1 Vergleichsfiinktionen . 231
6.1.1 Vergleichsfunktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 231
6.1.2 Vergleichsftmktionen in STEP 7 . 232
6.1.3 Vergleichsfimktionen in CoDeSys . 233
6.1.4 Beispiele. 233
6.2 Digitale Verknüpfungen. 236
6.2.1 Digitale Verknüpfungen nach
DIN EN
6
ИЗ
1-3. 236
6.2.2 Digitale Verknüpfungen in STEP 7. 236
6.2.3 Digitale Verknüpfungen in CoDeSys. 238
6.2.4 Maskieren von Binärstellen. 239
6.2.5 Ergänzen von Bitmustern . 239
6.2.6 Signalwechsel von Binärstellen erkennen . 239
6.2.7 Beispiele. 240
6.3 Schiebefunktionen. 245
6.3.1 Schiebefunktionen nach
DIN
EN
61131-3. 245
6.3.2 Schiebefunktionen in STEP 7. 245
6.3.2.1 Schieben Wort oder Doppelwort. 246
6.3.2.2 Rotieren. 247
6.3.2 3 Schieben Integer. 247
6.3.3 Schiebefunktionen in CoDeSys. 248
6.3.4 Beispiele . 249
6.4 Umwandlungsfimktionen . 257
6.4.1 Umwandlungsfunktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 257
6.4.2 Umwandlungsfunktionen in
STEP
7 . 257
6.4.2.1 Übersicht. 258
6.4.2.2 Umwandlung von BCD-Zahlen . 258
6.4.2.3 Umwandlung von Integer-und Doppelinteger-Zahlen . 259
6.4.2.4 Umwandlung von Gleitpunktzahlen. 261
6.4.2.5 Umwandlung durch Komplementbildung. 262
6.4.2.6 Umwandlung BOOL, BYTE, WORD und DWORD . 264
6.4.3 Umwandlungsfunktionen in CoDeSys . 265
6.4.3.1 Übersicht. 265
6.4.3.2 Umwandlung von und zu dem Datentyp BOOL. 266
6.4.3.3 Umwandlung zwischen ganzzahligen Datentypen. 266
6.4.3.4 Umwandlung von Gleitpunktzahlen. 266
6.4.3.5 Umwandlung von TIME bzw. TIME_OF_DAY . 267
6.4.3.6 Umwandlung von
DATE
bzw. DATE_AND_TIME. 267
6.4.3.7 Umwandlung von
STRING
. 267
6.4.3.8 TRUNC . 267
6.4.4 Beispiele . 268
7 Beschreibungsmittel Programmablaufplan und Struktogramm . 275
7.1 Programmablaufplan . 276
7.1.1 Programmkonstrukt Verarbeitung. 276
7.1.2 Programmkonstrukt Folge. 276
7.1.3 Programmkonstrukt Auswahl. 276
7.1.4 Programmkonstrukt Wiederholung . 277
7.1.5 Kombination der Programmkonstrakte . 278
7.2 Straktogramm. 278
7.2.1 Strukturblock Verarbeitung. 278
7.2.2 Strukturblock Folge. 278
7.2.3 Strukturblock Auswahl. 279
7.2.4 Strakturblock Wiederholung . 279
7.2.5 Kombination der Strukturblöcke . 280
7.3 Zusammenstellung der Sinnbilder für Straktogramm
und Programmablaufplan . 281
7.4 AWL-Programmierung nach Vorlage von Programmablaufplan
oder Straktogramm. 282
7.4.1 Verarbeitung. 282
7.4.2 Folge. 282
7.4.3 Auswahl. 283
7.4.4 Wiederholung . 285
7.5 Beispiele . 286
Mathematische Operationen . 299
8.1 Arithmetische Funktionen . 299
8.1.1 Arithmetische Funktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 299
8.1.2 Arithmetische Funktionen in STEP 7 . 300
8.1.2.1 Rechnen mit Konstanten . 300
8.1.2.2 Rechnen mit Integer-Werten . 301
8.1.2.3 Rechnen mit Doppelinteger-Werten. 302
8.1.2.4 Rechnen mit Gleitpunktzahlen . 304
8.1.3 Arithmetische Funktionen in CoDeSys . 305
8.1.3.1 Addition. 305
8.1.3.2 Subtraktion . 305
8.1.3.3 Multiplikation. 306
8.1.3.4 Division. 306
8.1.3.5
Modulo
Division . 306
8.1.4 Beispiele . 307
8.2 Nummerische Funktionen . 313
8.2.1 Nummerische Funktionen nach
DIN
EN
61131-3 . 313
8.2.2 Nummerische Funktionen in
STEP
7 . 313
8.2.2.1 Allgemeine Funktionen. 314
8.2.2.2 Logarithmus-und Exponential-Funktionen . 315
8.2.2.3 Trigonometrische Funktionen . 316
8.2.3 Nummerische Funktionen in CoDeSys . 317
8.2.3.1 Allgemeine Funktionen . 317
8.2.3.2 Logarithmus-und Exponential-Funktionen . 318
8.2.3.3 Trigonometrische Funktionen . 319
8.2.4 Beispiele . 320
9 Indirekte Adressierung . 328
9.1 Adressierangsarten in AWL. 328
9.1.1 Indirekte Operanden-Adressierung in STEP 7-AWL. 328
9.1.2 Indirekte Adressierung bei
Multielement-
Variablen nach IEC 61131-3 328
9.2 Grundlagen der indirekten Adressierung in STEP 7-AWL. 329
9.3 Bereichszeiger in STEP 7. 330
9.4 Speicherindirekte Adressierung in STEP 7-AWL. 331
9.5 Registerindirekte Adressierung in STEP 7-AWL . 333
9.6 Beispiele. 336
10 Programmiersprache Strukturierter Text ST (SCL). 350
10.1 Bausteine in ST (SCL) . 350
10.1.1 Bausteinanfang und -ende . 350
10.1.2 Deklarationsteil . 351
10.1.3 Anweisungsteil . 351
10.2 Ausdrücke, Operanden und Operatoren. 352
10.2.1 Übersicht . 352
10.2.2 Operatoren. 352
10.2.3 Operanden . 353
10.2.4 Ausdrücke. 354
10.3 Anweisungen. 354
10.3.1 Wertzuweisungen. 354
10.3.2 Kontrollanweisungen. 355
10.3.2.1 Übersicht . 355
10.3.2.2 IF-Anweisung. 356
10.3.2.3 CASE-Anweisung. 357
10.3.2.4 FOR-Anweisung . 357
10.3.2.5 WHILE-Anweisung . 358
10.3.2.6 REPEAT-Anweisung . 358
10.3.2.7 EXIT-Anweisung. 359
10.3.2.8 RETURN-Anweisung . 359
10.3.2.9 CONTINUE-Anweisung. 359
10.3.2.10 GOTO-Anweisung . 360
10.3.3 Steueranweisungen für Funktionen und Funktionsbausteine . 361
10.3.3.1 Aufruf von Funktionsbausteinen. 361
10.3.3.2 Aufruf von Funktionen. 362
10.3.3.3 Aufruf von Zählern und Zeiten . 362
10.4 Beispiele. 363
III
Ablaufsteuerungen und Zustandsgraph. 378
11 Ablauf-Funktionsplan . 378
11.1 Konzeption und Normungsquellen. 378
11.2 Grafische Darstellung von Ablaufsteuerungsfunktionen . 379
11.2.1 Darstellung von Schritten. 379
11.2.2 Darstellung von Übergängen und Übergangsbedingungen. 379
11.2.3 Grundformen der Ablaufkette . 380
11.2.4 Aktionen, Aktionsblock. 383
11.3 Umsetzung des Ablauf-Funktionsplans mit SR-Speichem . 386
11.3.1 Umsetzungsregeln . 386
11.3.2 Realisierung. 388
11.3.3 Beispiel. 388
11.4 Umsetzung des Ablauf-Funktionsplans mit standardisierter Bausteinstruktur . 392
11.4.1 Regeln für die Programmierung des Bibliotheks-Schrittketten-
bausteins FB15: KoB (Kette ohne Betriebsartenwahl). 392
11.4.2 Regeln für die Programmierung des Befehlsausgabebausteins . 394
11.4.3 Realisierung. 395
11.4.4 Beispiel. 395
11.5 Ablaufsteuerungen mit wählbaren Betriebsarten. 398
11.5.1 Grandlagen . 398
11.5.2 Struktur. 398
11.5.3 Bedien- und Anzeigefeld. 399
11.5.4 Betriebsartenteil-Baustein (FB 24:
BETR)
. 402
11.5.5 Ablaufkettenbaustein (FB 25: KET10). 404
11.5.6 Befehlsausgabe. 407
11.5.7 Realisierung. 411
11.5.8 Beispiel. 411
11.6 Komplexe Ablaufsteuerungen. 418
11.6.1 Ablaufsteuerung mit Betriebsartenteil und Signalvorverarbeitung . 418
11.6.2 Ablaufsteuerungen mit korrespondierenden Ablaufketten. 419
11.6.3 Ablaufbeschreibung für Verknüpfungssteuerungen. 420
11.6.4 Beispiele . 421
12 Zustandsgraph,
Sî-HiGraph
. 442
12.1 Zustandsgraph-Darstellung. 443
12.1.1 Zustände . 443
12.1.2 Transitionen. 443
12.1.3 Aktionen . 445
12.2 Umsetzung von Zustandsgraphen in ein Steuerungsprogramm . 445
12.3 Zeigerprinzip bei Zustandsgraphen . 448
12.3.1 Zeigerprinzip bei der Datenspeicherung. 449
12.3.2 Zeigerprinzip bei Speicherfunktionen . 449
12.4 Graphengrappe . 450
12.5 Beispiele . 452
IV
Analogwertverarbeitung . 473
13 Grundlagen der Analogwertverarbeitung. 473
13.1 Analoge Signale . 473
13.2 SPS-Analogbaugruppen . 474
13.2.1 Analoge Signale in digitale Messwerte umsetzen . 474
13.2.2 Auflösung . 475
13.2.3 Digitalwerte in analoge Signale umsetzen. 476
13.2.4 Analogwertdarstellung in Peripherieworten. 476
13.2.5 Signalarten und Messbereiche der Analogeingänge. 477
13.2.6 Signalarten und Messbereiche der Analogausgänge . 479
13.3
Anschluss
von Messgebern und Lasten. 481
13.3.1 Anschließen von Messgebern an Analogeingänge. 481
13.3.2 Anschließen von Lasten an Analogausgänge. 484
13.4 Beispiele. 486
14 Normierungsbausteine für Analogwertverarbeitung. 491
14.1 Messwerte einlesen und normieren . 491
14.2 Ausgeben von normierten Analogwerten. 492
14.3 Beispiele. 494
V
Bussysteme in der Automatisierungstechnik . 505
15 SPS- und PC-Stationen an Bussysteme anschließen . 505
15.1 Ursachen des Kommunikationsbedarfs . 505
15.2 Kommunikationsebenen und Bussysteme. 505
15.3 Bussystemanschluss für SPS-Stationen. 507
15.3.1 Systemanschluss durch CPU mit integrierter Schnittstelle. 507
15.3.1.1 Für PROFIBUS DP. 507
15.3.1.2 Für PROFINET. 507
15.3.2 Systemanschluss mit Kommunikationsbaugruppe . 507
15.3.2.1 Für PROFIBUS DP. 507
15.3.2.2 Für PROFINET,
Industrial Ethernet-TCP/IP .
508
15.4 Bussystemanschluss für PC-Stationen . 509
15.4.1 Standard-Netzwerkkarte. 509
15.4.2 Für PROFIBUS DP . 509
16 AS-i-Bus. 510
16.1 Grundlagen. 510
16.1.1 AS-i-System . 510
16.1.2 Netzwerk-Topologie. 511
16.1.3 Übertragungsverfahren. 511
16.1.4 AS-i-Leitung. 512
16.1.5 Zugriffssteuerung . 513
16.1.6 Aufbau einer AS-i-Nachricht . 513
16.1.7 Datenfelder und Listen beim Master . 514
16.1.8 Betriebsmodi des Masters. 515
16.1.9 Datensicherung. 515
16.1.10 Räumliche Netzerweiterung . 516
16.1.11 Netzübergänge. 516
16.1.12 AS-i-Spezifikationen. 517
16.2 Projektierung eines AS-i-Bussystems . 518
16.2.1 Übersicht . 518
16.2.2 Aufgabenstellung. 518
16.2.3 Arbeitschritt (1): Konfigurierung des AS-i-Slave-Systems. 519
16.2.3.1 Anlegen eines Projekts. 519
16.2.3.2
Slave-
Adressierung, -Parametrierung, -Projektierung
und Funktionstest . 520
16.2.4 Arbeitschritt (2): Erstellen und Testen des Anwenderprogramms . 523
16.2.5 Arbeitschritt (3): Kleinprojekt. 524
17 PROFIBUS. 526
17.1 Grundlagen. 526
17.1.1 Systemübersicht. 526
17.1.2 PROFIBUS DP. 527
17.1.3 PROFIBUS PA. 528
17.1.4 Netztopologien . 529
17.1.4.1 Linientopologie (Bustopologie) bei elektrischer
Übertragungstechnik . 529
17.1.4.2 Punkt-zu-Punkt-Verbindung bei Lichtwellenleitern . 530
17.1.5 Übertragungstechnik. 531
17.1.5.1 RS 485-Standard für PROFIBUS DP. 531
17.1.5.2 MBP-Standard für PROFIBUS PA. 534
17.1.5.3 Lichtwellenleiter. 534
17.1.6 Buszugriffsverfahren . 535
17.1.7 Aufbau einer PROFIBUS-Nachricht. 536
17.1.8 Kommunikationsmodell PROFIBUS-DP. 537
17.1.8.1 Zyklischer Datentransfer
Master-Slave
in Leistungsstufe DP-VO . 537
17.1.8.2 Zusätzlicher azyklischer Datenverkehr
Master-Slave
in Leistungsstufe DP-Vl . 538
17.1.8.3 Zusätzlicher Datenquerverkehr (DX) mit I-Slaves
bei Leistungsstufe
ĐP-V2
. 539
17.2 Projektierung PROFIBUS DP. 540
17.2.1 Übersicht . 540
17.2.2 Aufgabenstellung. 540
17.2.3 Arbeitsschritt (1): Urlöschen und Anlegen eines neuen Projektes . 541
17.2.4 Arbeitsschritt (2): Hardware konfigurieren . 541
17.2.5 Arbeitsschritt (3): Software erstellen. 546
17.2.6 Arbeitsschritt (4): Inbetriebnahme und Test, Fehlerquellen. 548
18
Ethernet
-ТСРЛР
. 549
18.1 Grundlagen. 549
18.1.1 Übersicht . 549
18.1.2 Ethernet-Netzwerke. 550
18.1.2.1 Standard 10BASE-T. 550
18.1.2.2 Fast Ethernet (100 MBit/s) . 551
18.1.3 Industrielle Installation. 551
18.1.3.1 Industrial-Twisted-Pair-LeitunglTP. 552
18.1.3.2 Strukturierte Verkabelung nach
EN
50173 . 552
18.
18.
18.1.4 Datenübertragung über
Ethernet
. 554
18.
18.
.3.3 Sterntopologie . 553
.3.4 Linientopologie . 554
.4.1 Buszugriffsverfahren. 554
.4.2 Aufbau einer Ethernet-Nachricht . 556
18.1.5 Internet Protokoll
(IP)
. 557
18.1.5.1 IP-Adressen. 557
18.1.5.2 IP-Datenpakete. 559
18.1.5.3 Routing (Wege finden) durch das Netz. 560
18.1.6 Transport-Protokolle (TCP,
UDP)
. 563
18.1.6.1 Verbindimgsorientierter Transportdienst: TCP-Standard . 563
18.1.6.2 Verbindungsloser Transportdienst: UDP-Standard. 565
18.1.7 TCP/IP-Kommunikation bei
Industrial
Ethernet. 565
18.1.7.1 Leisrungsmerkmale . 565
18.1.7.2 Zugang zu TCP/IP. 565
18.1.7.3 Socket-Schnittstelle. 566
18.1.7.4 Verbindungstypen . 566
18.1.7.5 SEND-RECEIVE-Schnittstelle . 567
18.1.7.6 Bedeutung der S7-Funktionen im SIMATIC-System. 568
18.2 Projektierung
Industrial
Ethernet . 569
18.2.1 Übersicht . 569
18.2.2 Aufgabenstellung: AG-AG-Kopplung in zwei STEP 7 Projekten . 569
18.2.3 Arbeitsschritt (1):
Hardware-Projektierung . 570
18.2.3.1 Station 1 mit CPU und CP projektieren . 570
18.2.3.2 Netzanschluss für „Andere Station". 570
18.2.4 Arbeitsschritt (2): Verbindungsprojektierung zur fernen Station. 572
18.2.4.1 ISO-on-TCP-Verbindung auswählen. 572
18.2.4.2 Eigenschaften der ISO-on-TCP-Verbindung festlegen. 572
18.2.4.3 Kommunikationsdienste
Send/Receive
anmelden . 573
18.2.5 Arbeitsschritt (3): Datenschnittstelle im Anwenderprogramm
einrichten. 573
18.2.5.1 AGSEND-,
AGJŒCV-Bausteine
projektieren . 573
18.2.5.2 Hinweise zur Inbetriebnahme. 574
19 PROFINET - Offener
Industrial
Ethernet Standard. 575
19.1 Grundlagen. 575
19.1.1 Überblick. 575
19.1.2
PROFÍNÉT
IO.
575
19.1.2.1 Gegenüberstellung
PROFÍNÉT
IO
und PROFIBUS DP . 575
19.1.2.2 Gerätemodell und Peripherieadressen. 577
19.1.2.3 Adressen. 577
19.1.3 Netzaufbau . 578
19.1.3.1 Leitungen und Steckverbinder . 578
19.1.3.2 Switches . 579
19.1.3.3 Netztopologien. 579
19.1.4 PROFINET CBA. 580
19.1.4.1 Gegenüberstellung von PROFINET
IO
und PPROFINET CBA . 580
19.1.4.2 PROFINET-Komponente bilden. 581
19.1.4.3 PROFINET-Komponenten verschalten. 582
19.1.4.4 Diagnose. 582
19.1.4.5 Prozessdaten über OPC visualisieren. 582
19.1.5 Feldbusintegration . 583
19.1.6 PROFINET-Kommunikationskanäle. 584
19.1.7 PROFINET-Web-Integration . 585
19.2 Projektierung PROFINET
IO
. 586
19.2.1 Übersicht . 586
19.2.2 Aufgabenstellung. 586
19.2.3 Arbeitsschritt (1): Hardware-Projektierung. 587
19.2.3.1 Hardwarekonfiguration der S7-Station . 587
19.2.3.2 IO-Devices anbinden und Module konfigurieren. 588
19.2.3.3 Gerätenamen und Parameter einstellen . 588
19.2.4 Arbeitsschritt (2): Gerätenamen zuweisen und Projektierung laden . 590
19.2.4.1 Gerätenamen laden. 590
19.2.4.2 Hardwarekonfiguration laden. 591
19.2.5 Arbeitsschritt (3): Software erstellen. 591
19.2.5.1 Ermittlung der EA-Adressen. 591
19.2.5.2 Anwender-Testprogramm . 592
19.2.6 Arbeitsschritt (4): Inbetriebnahme, Test und Diagnose. 592
VI
Technologische Funktionen. 593
20 Regelungen mit Automatisierungsgeräten . 593
20.1 Regelung und regelungstechnische Größen . 593
20.1.1 Funktionsschema einer Regelung. 594
20.1.2 Wirkungsplan einer Regelung . 595
20.2 Regelstrecke . 596
20.2.1 Begriff der Regelstrecke. 596
20.2.2 Bestimmung von Regelstreckenparametern . 597
20.2.3 Typisierung der Regelstrecken. 599
20.3 Regler . 601
20.3.1 Realisierbare Reglerarten . 601
20.3.2 Bildung der Regelfunktion . 602
20.3.2.1 Zweipunkt-Regelfunktion . 602
20.3.2.2 Dreipunkt-Regelfunktion . 602
20.3.2.3 PID-Regelfunktionen (P,
I,
PI,
Pl-Schritt, PD, PID). 603
20.3.2.4 Fuzzy-Regelfimktion. 609
20.3.3 Stellsignaltypen . 616
20.3.3.1 Unstetige Stellsignale (Zweipunkt, Dreipunkt). 617
20.3.3.2 Kontinuierliche (stetige) Stellsignale . 618
20.3.3.3 Quasi-kontinuierliche Schritt-Stellsignale. 619
20.3.3.4. Quasi-kontinuierliche Impuls-Stellsignale (PWM) . 620
20.4 Stellglieder . 622
20.5 Grundlagen der digitalen Regelung. 623
20.5.1 Wirkungsplan digitaler Regelkreise . 623
20.5.2 Abtastung, Abtastzeit . 623
20.5.3 Auflösung. 624
20.5.4 Digitaler PID-Algorithmus. 625
20.6 Regler-Programmierung. 626
20.6.1 Prinzipieller Aufbau eines Regelungsprogramms . 626
20.6.2 Reglereinstellungen. 626
20.6.3 Zweipunkt-Reglerbausteine. 627
20.6.4 Dreipunkt-Reglerbausteine. 630
20.6.5 PID-Reglerbaustein . 636
20.6.6 Pl-Schrittreglerbaustein (Dreipunkt-Schrittregler mit Pl-Verhalten) . 639
20.7 Beispiele. 644
21 Antriebe in der Automatisierungstechnik. 655
21.1 Übersicht . 655
21.2 Energie- und Kostensparen durch elektrische Antriebstechnik. 655
21.2.1 Energiesparmotoren. 655
21.2.2 Wirkungsgradverbesserung durch drehzahlveränderbare Antriebe . 656
21.2.3 Kosteneinsparung durch intelligente Antriebe . 657
21.3 Grundlagen der Umrichtertechnik für Drehstrommotoren. 658
21.3.1 Prinzip des kontinuierlich drehzahlverstellbaren AC-Antriebs. 658
21.3.2 Umrichter als Stromrichterstellglied . 660
21.3.3 Aufbau und Funktion von Umrichtern mit Spannungszwischenkreis . 661
21.3.4 Drehspannungserzeugung im Wechselrichter. 663
21.3.5 Motorfuhrungsverfahren der Umrichter. 667
21.3.6 Gebersysteme . 677
21.3.7 Kommunikation und Antriebsvernetzung . 679
21.3.7.1 Anlagenbeschreibung. 679
21.3.7.2 Umrichterparameter und Prozessdaten. 680
21.3.7.3 Telegrammtypen, Prozessdaten und Verschaltung. 681
21.4 Inbetriebnahmemöglichkeiten eines Umrichterantriebs . 687
21.4.1 Serieninbetriebnahme. 687
21.4.2 Schnellinbetriebnahme mittels Operatorpanel. 687
21.4.3 Applikationsinbetriebnahme mittels Inbetriebnahmetool. 688
21.5 Proj ektierung und Inbetriebnahme eines Umrichterantriebs . 689
21.5.1 Aufgabenstellung . 689
21.5.2 Anlagenstraktur. 689
21.5.3 Projektierungsschritte für SPS-Hardware und Umrichter . 690
21.5.4 Offline-Konfigurierung des Umrichters . 691
21.5.4.1 Hardware-Konfiguration des Antriebsgeräts (Umrichter) . 691
21.5.4.2 Durchführung der Applikationsinbetriebnahme unter
Assistentenführung. 692
21.5.5 Antriebsprojekt starten, Motor drehen lassen. 697
21.5.6 Steuerangsprogramm. 701
VII
Informationstechnologien zur
Integration
von Betriebsführungs- und Fertigungsabläufen. 703
22 Industrielle Kommunikation - Überblick . 703
22.1
Informationsstrukturen
modemer Automatisierangssysteme. 703
22.2 Horizontale Kommunikation in der Fertigungsebene. 704
22.3 Vertikale Kommunikation für betriebliche Abläufe. 705
22.4 Dienste im ISO-OSI-Kommunikationsmodell. 705
22.5 Netzkomponenten im ISO-OSI-Kommunikationsmodell . 707
22.5.1 Switches. 707
22.5.2 Router. 708
22.5.3 Gateway. 709
23 Web-Technologien in der Automatisierungstechnik. 710
23.1 Grandlagen. 710
23.1.1 Technologien. 710
23.1.2 Akteure im Netz: Client und Server . 710
23.1.3 Netz-Infrastruktur und Protokolle . 711
23.1.4 HTTP . 712
23.1.5 HTML. 713
23.1.6 Ressourcenadresse: URL. 716
23.1.7 Web-Server. 717
23.1.8 Java Applets / 87-Applets . 719
23.1.9 JavaScript . 722
23.2 Projektierung einer SPS-Webseite . 724
23.2.1 Aufgabenstellung. 724
23.2.2 Quelltext . 724
23.2.3 Projektierung der ST-Steuerung . 727
24 OPC-Kommunikation - Zugang zu Prozessdaten. 730
24.1 Grandlagen. 730
24.1.1 Der Nutzen von OPC. 730
24.1.2 Client-Server-Prinzip. 731
24.1.3 OPC-Server . 731
24.1.4 OPC-Client . 733
24.1.5 OPC XML - Internettauglich und betriebssystemunabhängig. 737
24.2 Projektierung einer Excel-SPS-Verbindung über OPC. 740
24.2.1 OPC-Server mit unterlagerter SPS einrichten . 740
24.2.2 Auftragssteuerung unter Excel mit OPC-Automation-Schnittstelle . 742
24.2.3 Auftragssteuerung unter Excel mit OPC-Data
Control
. 749
VIII Sicherheit von Steuerungen. 753
25 Aufbau des sicherheitstechnischen Regelwerkes . 753
25.1 Europäische Richtlinien . 753
25.2 Europäisches Normenwerk zur Sicherheit von Maschinen. 754
25.3 Rechtliche Bedeutung von VDE-Bestimmungen. 756
25.4 Bedeutung von Symbolen . 757
25.4.1 CE-Kennzeichen (Konformitätszeichen). 757
25.4.2 VDE-Prüfzeichen (Gütezeichen). 757
16 Grundsätze der Maschinensicherheit . 758
26.1 Maschinenbegriff. 758
26.2 Sicherheitsbegriff. 758
26.3 Risikograf und Kategorien . 761
26.4 Performance Level PL. 763
26.5 Sicherheits-Integritäts-Level
SIL
. 764
27 Elektrische Ausrüstung von Maschinen nach
DIN EN
60204-1. 767
27.1 Netzanschlüsse und Einrichtungen zum Trennen und Ausschalten . 767
27.1.1 Einspeisung . 767
27.1.2 Netz-Trenneinrichtung . 768
27.2 Schutz der Ausrüstung . 768
27.2.1 Überstromschutz. 768
27.2.2 Überlastschutz von Motoren . 769
27.2.3 Spannungsunterbrechung und Spannungswiederkehr. 769
27.3 Steuerstromkreise und
Steuerñmktionen
. 769
27.3.1 Versorgung von Steuerstromkreisen . 769
27.3.2 Steuerspannung . 769
27.3.3
Anschluss
von Steuergeräten. 769
27.3.4 Überstromschutz. 769
27.3.5 Maßnahmen zur Risikoverminderung im Fehlerfall. 769
27.3.6 Schutzverriegelungen. 770
27.3.7 Startfunktionen. 770
27.3.8 Stoppfunktionen . 770
27.3.9 Betriebsarten. 772
27.3.10 Handlungen im Notfall. 772
28 Sicherheitstechnologien. 773
28.1 Bewährte Prinzipien elektromechanischer Sicherheitstechnik. 773
28.1.1 Zwangsöffhende Schaltkontakte. 773
28.1.2 Zwangsgeführte Kontakte . 773
28.1.3 Freigabekontakte . 774
28.1.4 Rückführkreis . 774
28.1.5 Ruhestromprinzip, Drahtbrucherkennung . 774
28.1.6 Verriegelung gegensinnig wirkender Signale . 774
28.1.7 Zweikanaligkeit. 774
28.1.8 Redundanz und Diversität . 774
28.2
Relais-
und Schütz-Sicherheitstechnik. 775
28.3 Sicherheitsschaltgeräte für Not-Halt-Überwachung. 776
28.4 Auswertegeräte für Lichtvorhänge. 779
28.5 Fehlersichere Kommunikation über Standard-Bussysteme. 781
28.5.1 Überblick. 781
28.5.2 AS-Interface
Safety at Work
. 782
28.5.3 PROFISafe auf PROFIBUS DP-Protokoll . 783
Anhang . 785
I
Zusammenstellung der Beispiele mit
Bibliotheksbausteinen für STEP 7 und CoDeSys. 785
II
Zusammenstellung der mehrfach verwendeten
Bibliotheksbausteine für STEP 7 und CoDeSys. 788
1. Umwandlung, Normierung. 788
2. Taktbausteine. 789
3. Ablaufsteuerungen . 790
5. Reglerbausteine . 791
III
Operationslisten der Steuerungssprache STEP 7. 793
1. AWL-Operationen. 793
1.1 Nach Art bzw. Funktion sortiert . 793
1.2 Alphabetisch sortiert. 794
2. FUP-Operationen alphabetisch sortiert . 799
3. SCL-Anweisungs- und Funktionsübersicht. 803
3.1 Operatoren . 803
3.2 Kontrollanweisungen. 804
3.3 Bausteinaurrufe. 805
3.4 Zählfimktionen. 805
3.5 Zeitfunktionen. 806
3.6 Konvertierangsfunktionen . 806
3.7 Mathematische Funktionen. 808
3.8 Schieben und Rotieren. 808
IV
Operationsliste der Steuerangssprache CoDeSys. 809
Weiterführende Literatur. 810
Sachwortverzeichnis. 811 |
| any_adam_object | 1 |
| author | Wellenreuther, Günter Zastrow, Dieter |
| author_GND | (DE-588)115239464 (DE-588)130179191 |
| author_facet | Wellenreuther, Günter Zastrow, Dieter |
| author_role | aut aut |
| author_sort | Wellenreuther, Günter |
| author_variant | g w gw d z dz |
| building | Verbundindex |
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| dewey-sort | 3629.895 |
| dewey-tens | 620 - Engineering and allied operations |
| discipline | Maschinenbau / Maschinenwesen Informatik Mess-/Steuerungs-/Regelungs-/Automatisierungstechnik Mess-/Steuerungs-/Regelungs-/Automatisierungstechnik / Mechatronik |
| edition | 4., überarb. und erw. Aufl., korr. Nachdr. |
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